城市污泥是指城市生活污水、工业废水处理过程中产生的固体废弃物。随着城市的发展，大量污泥引发的环境问题日益显现[1]，因此，推进城市污泥的无害化和资源化处理，对资源循环利用和环境保护具有重要意义。
城市污泥富含有机质和矿物养分[2]，通过好氧或厌氧堆置沤熟，能够有效杀灭污泥中的病原物、寄生虫（卵）等，但其中的重金属难以有效去除。将污泥堆肥作为园林植物的栽培基质，不仅能减少肥料施用，还可减少环境污染，是一种潜在的优良基质[3]。将污泥堆肥作为园林植物苗木的栽培基质是一种有效的污泥处置方式。目前已有较多研究表明污泥堆肥可用作栽培基质。例如，熊建军等[4]利用污泥堆肥作为栽培基质，可明显增加一串红与矮牵牛的株高和生物量。彭艺等[5]研究表明，污泥堆肥对海滨木槿株高、地径、根系和生物量均有明显促进作用，且随着污泥施用量增加,效果越明显。本试验以三角梅、绣线菊和红王子锦带3种苗木为材料，采用不同比例污泥堆肥与土壤的混合物作为苗木的栽培基质，通过测定苗木的生长指标和土壤性质，探讨污泥堆肥对绿化苗木生长和土壤性状的影响，分析污泥堆肥作为绿化苗木栽培基质的可行性及安全性，并筛选出适宜的污泥堆肥配方，为污泥的资源化和商品化利用提供参考。
1 材料与方法
1.1 供试材料
污泥取自福州某污水处理厂。污泥堆肥方式为添加木片或园林废弃物的高温好氧堆肥，堆肥周期为45 d，堆肥产物呈黑褐色，无明显异味，符合园林绿化标准。土壤取自福建省农业科学院闽侯试验基地，类型为硅铝质赤红壤，质地为黏壤土。污泥堆肥和土壤基本性质见表1。供试苗木为三角梅、绣线菊、红王子锦带，选取长势一致的1月龄幼苗。盆栽使用直径23 cm、高30 cm的加仑盆，每盆混合基质重量为5 kg，每盆种3株植株。
表1 土壤和污泥堆肥理化性质 |
| 指标 | pH | 电导率/（mS/cm） | 有机质/（g/kg） | N/（g/kg） | P/（g/kg） | K/（g/kg） |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 污泥 堆肥 | 7.58 | 2.21 | 215.52 | 24.50 | 48.70 | 12.50 |
| 土壤 | 5.60 | 0.76 | 23.50 | 1.22 | 1.56 | 24.70 |
1.2 试验设计
污泥堆肥按干质量10%、20%、30%、40%比例与土壤充分混合（T1、T2、T3、T4），并设置未添加污泥堆肥的红壤土为对照处理（CK）。每处理5个重复，完全随机排列。盆栽试验在福建省农业科学院资源环境与土壤肥料研究所温室中完成。移栽前基质浇水至田间最大持水量的60%左右，2023年4月将1月龄苗木移植于加仑盆中，之后根据天气情况，适时浇水，保持基质湿润。
1.3 样品采集与测定
2023年9月培育试验结束，采集植株和土壤样品，分别测定植株存活率、株高和生物量，以及土壤pH、电导率、容重、有机质和有效养分（碱解氮、有效磷、速效钾）。株高，作物收获前，测量土壤界面至植物顶端的直线距离；生物量，作物收获后用电子天平精确称重至0.1 g。土壤理化性质按常规方法[6]测定：土壤pH和电导率用蒸馏水浸提（土水比1∶5）后用pH和电导率仪测定，容重在作物收获前采用环刀法测定，有机质含量采用重铬酸钾外加热法，碱解氮含量用碱解扩散法，有效磷含量用0.5 mol/L NaHCO3浸提—钼锑抗比色法，速效钾含量采用1.0 mol/L NH4OAc浸提—火焰光度法测定。
1.4 数据处理
使用Excel软件进行数据整理，SPSS 21.0软件对数据进行单因素方差分析（One-way ANOVA），检验各处理间的均值差异显著性。
2 结果与分析
2.1 污泥堆肥不同施入量对植株生长的影响
植株生长6个月后，采集植株并测定其存活株数、株高和生物量。由表2可知，施用不同比例的污泥堆肥均会影响绣线菊生长，降低其生物量和株高，随着污泥堆肥施用比例提高，抑制效果越明显，当污泥堆肥施用比例≥30%时（T3、T4），直接导致绣线菊死亡。施用污泥堆肥对红王子锦带抑制效果较明显，当污泥堆肥施用比例≥20%时，直接导致红王子锦带死亡。施用污泥堆肥对三角梅生长的影响存在明显差异（P<0.05），当污泥堆肥施用比例为10%（T1）时，促进三角梅生长；而施入比例为30%（T3）或40%（T4）时会抑制三角梅生长；20%（T2）施入比例对株高有一定促进作用，但存活率下降，进而导致生物量下降。施加污泥堆肥对三角梅的生长效果较好，因此选取三角梅为材料进行后续试验。
表2 污泥堆肥不同施入量对苗木生长的影响 |
| 处理 | 绣线菊 | 红王子锦带 | 三角梅 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 存活率/% | 生物量/g | 株高/cm | 存活率/% | 生物量/g | 株高/cm | 存活率/% | 生物量/g | 株高/cm | |
| CK | 100 | 50.0±5.4 a | 49.1±4.7 a | 100 | 21.3±3.3 a | 29.6±2.5 a | 100 | 38.1±3.1 b | 28.0±1.7 c |
| T1 | 100 | 19.9±3.9 b | 31.0±4.8 b | 100 | 15.8±2.1 b | 20.0±3.1 b | 100 | 46.6±3.7 a | 52.4±4.1 a |
| T2 | 30 | 5.6±1.0 c | 13.9±2.7 c | 60 | 25.8±2.1 c | 35.0±3.1 b | |||
| T3 | 30 | 10.1±1.1 d | 19.4±1.3 d | ||||||
| T4 | 30 | 6.8±1.0 e | 13.0±1.2 e | ||||||
|
2.2 污泥堆肥不同施入量对土壤理化性质的影响
由表3可知，与CK相比，施入10%（T1）和20%（T2）的污泥堆肥降低了土壤pH，而T3和T4处理的土壤pH有所提高。施用不同比例的污泥堆肥，土壤电导率大幅提升。施加污泥堆肥会降低土壤容重，与CK相比，除T1处理外，其他处理土壤容重明显降低（P<0.05），降幅在17.5%～27.5%。
表3 不同处理对土壤理化性质的影响 |
| 处理 | pH | 电导率/（mS/cm） | 容重/（g/cm3） |
|---|---|---|---|
| CK | 5.86±0.08 b | 0.27±0.06 d | 1.20±0.05 a |
| T1 | 5.39± 0.11 c | 1.34±0.06 c | 1.15±0.04 a |
| T2 | 5.38± 0.07 c | 1.96±0.20 c | 0.99±0.08 b |
| T3 | 5.98±0.38 b | 2.64±0.40 b | 0.90±0.04 bc |
| T4 | 6.67±0.06 a | 3.65±0.49 a | 0.87±0.06 c |
2.3 污泥堆肥不同施入量对土壤肥力的影响
土壤有机质含量是反映土壤肥力水平高低的重要指标之一，与土壤肥力水平呈正相关。如表4所示，土壤有机质含量随污泥堆肥施用量的增加呈上升趋势。土壤碱解氮含量反映土壤中可为植物生长供应有效氮元素的能力。随着污泥堆肥施用量的增加，各处理中碱解氮含量呈增加趋势。随着污泥堆肥施用量的增加，土壤有效磷含量也呈上升趋势。速效钾是土壤养分的重要组成部分，是当季植物可以从土壤中获得的主要钾养分资源，与其生长代谢、品质紧密相关。速效钾的含量反映土壤中钾素的丰缺和土壤的供钾能力，添加污泥堆肥可显著提高土壤速效钾含量。综合来看，增加污泥堆肥施入量，土壤的有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量均明显增加，各处理间差异具有统计学意义（P<0.05）。
表4 不同处理对土壤养分的影响 |
| 处理 | 有机质/ （g/kg） | 碱解氮/ （mg/kg） | 有效磷/ （mg/kg） | 速效钾/ （mg/kg） |
|---|---|---|---|---|
| CK | 24.16 e | 91.35 e | 10.23 e | 50.31 e |
| T1 | 35.68 d | 130.83 d | 21.47 d | 240.31 d |
| T2 | 53.74 c | 200.17 c | 40.19 c | 302.75 c |
| T3 | 70.34 b | 304.79 b | 58.76 b | 478.47 b |
| T4 | 86.13 a | 374.13 a | 72.47 a | 623.86 a |
3 结论与讨论
土壤pH是土壤酸碱度的表征。CJ/T 340—2016《绿化种植土壤》[7]规定，土壤pH在5.0～8.3适合进行绿化种植，本研究中不同比例污泥堆肥与土壤的混合物的pH均在此范围内。土壤容重是指自然状态下单位容积土体的干重[8]，是反映土壤疏松程度的重要物理指标[9]。本研究中，土壤容重随污泥堆肥添加比例的增加而逐渐减小，可见施用污泥堆肥可增加土壤孔隙率，使土壤疏松，增加土壤透气性。土壤容重在1.1～1.3 g/cm3时适合大多数植物根系生长[10]。绿化种植土壤的有机质含量在20～80 g/kg较为合适[7]，因此，本研究中污泥堆肥施用量在10%～30%较为合适。根据CJ/T 340—2016《绿化种植土壤》，土壤有效氮、磷、钾含量要求分别在40～200、5～60和60～300 mg/kg，可知污泥堆肥含量应控制在20%以内。同时，综合3种绿化苗木的生长状况，三角梅对污泥堆肥产品的适应性最好，施入比例以10%为宜。